摘要：从当前的发展趋势来看，诸多风力发电站早已建立在陆地上，然而随着人口数量的日益增加，陆地上的风力发电不单单占据了人们活动的场地，而且还衍生出了大量噪音，显然这对陆地风力发电区域的发展带来了较大的阻碍。所以，现阶段人们慢慢将目光放在了海上，海上风力不但不会影响到人们对陆地的需求，而且还能为人们带来充足的资源。
关键词：基础形式；海上风力发电；关键技术
引言：
海上风能有着较多的优点，如湍流轻度不大、节省土地资源等，尤其是在最近几年里，得到了欧洲市场的一致好评，海风发电事业在欧洲领域得到了突飞猛进的发展。在充分了解海上风力发电基础形式的同时，大力推进我国的海上风能发电事业，这对我国的能源使用以及分配均有着十分重要的意义。
1海上风力发电技术概述
虽然在上世纪70年代期间就有相关学者提出了使用海上风力发电的假设，然而全面的科学探索以及具体应用到上个世纪末才真正的展开。之所以这样说是因为和陆地风力发电技术研究进行比较可以看出，海上风力发电面临的繁琐施工地质条件缺少成熟以及可参照的工程技术作为基础，对于海水的波浪冲击、风向变化等也无法形成一套切实可行的计算标准以及分析标准。不仅如此，由于受到工程环境、运维技术需要等诸多因素的影响，致使海上风力发电场建设缺乏丰富的经验当作参考依据，致使建设海上风力发电场的规模以及回报率均存在着一定的安全隐患，所以海上风力发电的商用推广近十年才随着相关技术的不断成熟真正展开。
2海上风力发电基础形式及其关键技术
2.1海上风力发电基础设计分类概述
通常情况下，设置在海上的风力发电的关键设备应当具备与之相匹配的承载能力以及坚固性，只有这样才能对海上的风能进行捕捉与转化，所以基础的设计一定要全面考虑其承载能力以及荷载下工作的可靠性。在充分结合基础和海床之间关系的基础上，可以将其分为如下两种：一种是固定式；另一种是悬浮式。针对悬浮式的设计来说，主要针对海水深度不小于50米的状况，借鉴相关建设技术研制出来的，现阶段还没有具体的应用案例。由于海床工程地质环境以及海水深度都存在较大的区别，所以固定式基础的具体结构又分为多种形式。
2.2重力式基础原理及其技术要点
就重力式的海上风力发电基础设计而言，其往往是在船坞以及码头工程技术之上，在全面了解风电设备运作与安装要求的基础上改进而成的，所以基础的设计、安装技术等均已趋于成熟。针对这一基础形式来说，其主要原理是相关人员充分利用基础自身材料的重力以及承载风电设备的重力，来保障发电设施在海床上的顺利运作。所以，在对相关技术参数进行设计的前期阶段，一定要对以下两种荷载力进行详细计算：一种是风电设施的运转荷载；另一种是环境带来的荷载。现阶段该基础形式的应用往往会受到海床工程地质条件等方面的约束，之所以这样说是因为该基础形式的可靠性要求海床天然结构比较坚固，同时在预制的基础沉入海底的前期阶段一定要对海床做好相应的预处理工作，而在我国大部分海床都存在软土层，这样就会在很大程度上使预处理所需要耗费的资金较为可观；因为受到技术条件与经济性的约束，现阶段该基础形式的应用只限于海水深度不大于10m的海域中。
2.3桩基式基础技术原理及其应用
从当前的发展趋势来看，桩式基础的应用占据最大的比例，特别是针对单桩式基础来说，其属于我国海上风力发电的基础形式之一。之所以这样说是因为单桩式基础的施工技术既便捷又省钱，同时还和相关海床工程地质条件存在着息息相关的联系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆就单桩式基础而言，其主要使用的材料是大径空心柱形钢管，依赖于打桩设备嵌入到相应的海床中，这样做的目的是为了增强风电设施的稳定性，单体式的钢管直径最大可达6米，可以适用的海水最大深度是30米。但是话又说回来，因为受到海水、海风等承载形式的约束，该基础形式对海床工程地质提出了诸多的要求，同时因为发电机组的单机容量日益增加，会在很大程度上使单桩的直径过大而致使其经济性不高。所以在具体使用期间又慢慢演化成以下几种桩基式基础：第一，单立柱三桩；第二，导管架式；第三，多桩承台式。相关人员在充分利用结构形式的基础上，采取有效措施提高基础的可靠性以及对施工地质环境等方面的适应性。就导管架式基础而言，其有着较多的特点，如经济型强、适用性高等，在海上风力发电领域中得到了普遍的认可。针对多桩承台式基础来说，其无论是在海上石油建设方面还是在天然气开采平台建设方面均得到了普遍的认可，在我国有着比较成熟的经验以及技术资源，所以在我国的海上风力发电场建设中有所使用。
2.4负压式基础设计原理及其关键技术
由于重力基础不管是在预制方面还是在运输方面都会受到一定的影响，所以相关人员应当采取针对性的手段使得风电设备与海床处于固定的状态，并在此基础上设计出桶式结构的基础，当顺利安装完毕以后相关人员还应当在桶式基础的空腔中制造相应的负压，这样做的目的是为了促使基础依靠负压的作用可以吸附在海床之上。显而易见的是，这一设计手段最主要的制约因素就在于海床很容易受到海水的冲刷以及海水的腐蚀，之所以这样说是由于应用负压固定在海床上的基础一旦由于外部作用遭到破坏，那么就会马上对风电设备的可靠性带来不利影响，所以这种基础形式到现在为止还没有在海上风电场建设中有过应用的案例。
2.5悬浮式基础设计原理及其关键技术
针对悬浮式基础设计原理来说，其实质上是对远海上的风力资源以及深水海域上的风力资源进行开发利用，显然该技术的探索也应当建立在相关开采平台建设技术的上面，现阶段日本、美国等某些发达国家在这一层面上均获得了一定的成效。但是从当前的发展趋势来看，无论是针对远海和深水海域风电场建设来说，还是就相关技术而言，往往呈现出不成熟的状态，当前还处于发展时期。
3海上风力发电场建设关键技术的研究方向与发展趋势
在最近几年里，国际上海上风力发电场得到了前所未有的发展，其中2015年衍生出的新增装机容量要比2014年增加了98%的高峰。但是话又说回来，尽管海上风力发电技术的使用频率呈现出日益上升的趋势，但也不能说明这项技术已经达到了炉火纯青的状态，在处理风电场建设的经济型层面上仍然存在很多技术问题，比如为增强工程的经济性而拓宽的风电机组容量现阶段就难以达到5MW。除此之外，无论是针对海上电厂的运营来说，还是就海上电场的维护而言，均存在一定的技术难题。相信在未来的发展中，所要研究的方向主要包含如下几个方面：第一，怎样通过新材料与新工艺的开发增强发电设备的工作效率；第二，怎样使用科学技术妥善处理电场建设期间存在的工程技术问题。
4 结语
综上所述，从当前的发展趋势来看，我们应当抓紧时间开发出满足我国国情发展的海上风力发电机。我们可以参考欧洲等发达国家研制出来的海上风力发电机建设技术，并在此基础上采取针对性的手段拓宽建设规模，争取早日可以向深海水域方向发展。相信在不久的将来，通过人类积极的探索与研究，海上风力发电技术一定会愈来愈成熟，继而从根本上促进资源利用率的全面提升。
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论文作者:蒋礼鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
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